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Protección catódica para depósitos de agua

4/mayo/2018

Protección catódica para depósitos de agua

Hoy hablaremos de protección catódica para depósitos de agua. Es evidente que protege los depósitos, pero ¿qué es la protección catódica y de qué los protege?

La protección catódica es el conjunto de dispositivos que protege el depósito de la corrosión. ¿Y qué es exactamente la corrosión? La corrosión es un conjunto de fenómenos fisicoquímicos, que da lugar al deterioro del depósito metálico. La forma más conocida (y la que está siempre presente, y en la mayoría de casos en mayor proporción) es la oxidación.

Además de la oxidación, pueden existir otras reacciones químicas de elementos disueltos en el agua con el material del tanque como, por ejemplo, la sulfatación.

La oxidación, según nos enseñaban los libros de química, es la pérdida de electrones de un elemento que se convierte en un ión positivo. Por supuesto, para que el metal del depósito pierda los electrones, alguien debe haberlos ganado, y se ha convertido en un ión negativo. Es el conocido proceso oxidación reducción.

Este proceso sucede la mayor parte de las veces en presencia de oxígeno, que generalmente es el que “roba” los electrones y, por ello, es muy habitual en depósitos de agua caliente, donde el aporte continuo de agua asegura siempre la presencia de oxígeno evitando que se agote.

Este proceso necesita un medio de transporte de cargas, que en nuestro caso es el agua. El agua de “grifo”, que es la utilizada habitualmente para el llenado de depósitos de climatización (y evidentemente también para la producción de ACS), contiene sales, cloro y demás elementos que se han disuelto de forma natural, o bien se han añadido para su tratamiento, como puede ser la potabilización. Estos elementos se encuentran en forma de iones, lo que la hace un medio perfecto para los procesos electroquímicos de corrosión.

El fenómeno de la oxidación y la reducción es el principio de los ánodos de protección catódica de sacrificio, comúnmente denominados ánodos de magnesio. El magnesio es el material más utilizado para la fabricación de ánodos de sacrificio cuando se trata de proteger depósitos de hierro.

El proceso es muy similar al que ocurre en una pila o una batería y queda explicado en el siguiente esquema:

Esquema 1
Mecanismo protección catódica ánodos de magnesio

Mecanismo protección catódica ánodos de magnesio

 

Utilizamos el magnesio como fuente de electrones, haciendo que el hierro sufra el proceso contrario a la oxidación y evitando su deterioro. Este proceso lleva inevitablemente a la descomposición del ánodo de magnesio hasta su completa desaparición. Evidentemente, la protección que el magnesio proporciona al hierro disminuye a medida que el ánodo se descompone hasta su desaparición total, momento en que la protección desaparece por completo.

El ánodo de magnesio da una buena protección, es sencillo y económico, pero necesita una vigilancia y una sustitución periódica. Este es el principal problema de este tipo de protección, ya que la sustitución no suele realizarse en muchos casos.

Para ello, es necesario llevar a cabo una constante vigilancia, ya que normalmente no es posible predecir la duración del ánodo, porque depende del tipo de aguas en cada instalación. Habitualmente los fabricantes de depósitos de ACS vitrificados hablan de un año para su sustitución, pero podría durar más, o incluso tener duraciones menores en caso de aguas especialmente agresivas y conductoras. Las primeras sustituciones del ánodo nos darán las pautas a seguir.

Por otro lado, tal como hemos dicho anteriormente, no es deseable esperar a que el ánodo se descomponga totalmente, ya que durante el proceso la protección se está reduciendo.

El otro tipo de protección catódica es la de ánodos de corriente impresa, también conocida como ánodo electrónico.

En este tipo de protección, los electrones no son aportados por un metal que se descompone, sino que son aportados directamente desde la red de suministro eléctrico. Como el suministro debe hacerse en forma de corriente continua, este tipo de dispositivos incorpora un transformador que convierte en corriente continua la corriente alterna suministrada por la red. Generalmente también se incorpora un dispositivo de regulación electrónico, de ahí que se le conozca como ánodo electrónico.

En estos dispositivos también es necesario un soporte físico desde donde realizar la emisión de los electrones, en forma de varilla de metal noble, que no intervenga en el proceso de oxidación reducción. Generalmente es en forma de varilla de titanio.

El funcionamiento del dispositivo queda reflejado en el esquema 2.

Esquema 2
Funcionamiento protección catódica ánodos de titanio

Funcionamiento protección catódica ánodos de titanio

El dispositivo inyecta los electrones en el tanque a través del ánodo. Un símil muy explicativo de su funcionamiento es el de un aspersor de riego que reparte el agua uniformemente y riega todo el césped. Al igual que en el césped, en depósitos muy grandes es necesario más de un “aspersor”, por lo que es necesario incorporar varias varillas de titanio para “regar” correctamente.

Los ánodos de inyección de corriente no deben desconectarse, puesto que el depósito perdería su protección, aunque la instalación no esté usándose. Esto no es un problema, puesto que el consumo eléctrico es de unos 200 mA a 1,9 Voltios corriente continua, lo cual es un consumo prácticamente despreciable.

Los fabricantes de ánodos calculan su sistema para una correcta protección del depósito. La modificación de la instalación puede perjudicar el funcionamiento de la misma. Por ello, es muy importante no cortar, alargar o modificar los cables del ánodo, lo que podría incluso perforar el depósito en un muy corto período de tiempo si invertimos la polaridad de los cables, ya que invertiríamos la reacción generando la oxidación acelerada del depósito en lugar de la reducción protectora del mismo.

En la foto siguiente observamos el desastroso efecto de la modificación de los cables del ánodo, con el resultado de dejar el depósito completamente destruido.

Efectos de la manipulación de los ánodos electrónicos en un depósito de ACS

Efectos de la manipulación de los ánodos electrónicos en un depósito de ACS

También es importante la conexión a masa del depósito. Debe estar libre de oxidación u otros elementos aislantes que puedan impedir o dificultar el paso de la corriente, como pintura o similares, y estar bien apretada.

La conexión a masa del depósito debe estar siempre sobre el mismo depósito. El lugar adecuado es el tornillo que tenga previsto el fabricante del depósito, y en caso de carecer de él, una conexión taladrando una pata o en un manguito de conexión por medio de una abrazadera bien apretada, siempre a un elemento soldado al depósito.

No son válidas las conexiones realizadas a tubería, o elementos de una estructura próxima, puesto que pueden tener en medio elementos aislantes (como empaquetaduras de teflón), y en caso de tener buena conexión alargaremos el circuito, modificando los parámetros de intensidad que circula que el fabricante del ánodo ha estudiado como adecuados para la protección del depósito.

Tampoco es correcta la conexión a la toma de tierra del edificio, puesto que a través de la misma pueden entrar en el circuito del ánodo pequeñas corrientes de fuga que permita el diferencial.

Por el contrario, si instalamos el ánodo de titanio siguiendo las instrucciones del fabricante, aseguramos una óptima protección y no deberemos preocuparnos de la duración o sustitución del mismo, sino únicamente comprobar ocasionalmente un correcto funcionamiento por medio del piloto verde del aparato, que salvo casos excepcionales (tormenta y similares) no suele averiarse. En caso de que el color del piloto cambie a rojo, denotará un malfuncionamiento del mismo.

Mención especial merecen los depósitos de inercia de circuitos cerrados, normalmente fabricados en acero al carbono sin protección interior alguna. En dichos circuitos una vez llenos de agua, el depósito sufre de oxidación, pero dicho proceso se detiene al consumirse el oxígeno disuelto en el agua, y al no haber nueva aportación de agua (circuito cerrado) la perforación por corrosión es muy poco habitual, al igual que ocurre con los radiadores y otros elementos de un circuito de calefacción, que tampoco tienen protección anticorrosiva interior.